Теоретические основы кондуктометрического метода анализа. Аппаратура. Характеристика метода

Электрической проводимостью называется способность вещества пропускать электрический ток под действием напряжения:

W=1/R,

где W- общая электропроводность, R- сопротивление.

Известно, что сопротивление однородного линейного проводника зависит от его длины и площади поперечного сечения:

Þ , (1)

где l - расстояние между электродами;

S - площадь поперечного сечения;

r - удельное сопротивление;

χ - удельная электропроводность.

Удельная электропроводность равна обратному удельному сопротивлению:

. (2)

Уравнение (1) подставляем в уравнение (2) и получаем:

, (3)

где l - расстояние между электродами;

S - площадь поперечного сечения;

l/S - постоянная сосуда.

Удельной электропроводимостью называется величина, обратная удельному сопротивлению.

За единицу электрической проводимости взят сименс (См). В системе СИ сименс равен электрической проводимости проводника сопротивлением в 1 Ом. Размерность удельной электропроводности - χ: [См∙м^-1] ( в системе СИ) и [Ом^-1 см^-1] ( в системе СГС)

Удельной электропроводностью проводников II рода называют электрическую проводимость 1 м³ раствора, заключенного между платиновыми электродами с поверхностью 1 м² и отстоящими друг от друга на расстоянии 1 м.

Удельную электропроводность растворов определяют опытным путем по схеме Кольрауша(рис 1).

Установка питается переменным током напряжением 220 В, с частотой переменного тока 1000 Гц, поэтому к данной схеме подсоединяется генератор звуковой частоты. Трансформатор Т снимает напряжение до 6 В.

Мост сопротивлений АДВ (мостик Уистона) состоит из известного сопротивления (R_изв), электролитического сосуда с исследуемым раствором (R_x) и реохордной проволоки АВ строго постоянного сечения, по которой движется подвижный контакт К. Передвигая контакт по линейке, находят такое положение, когда гальванометр покажет Á=0. Это будет иметь место при условии:

. Отсюда следует, что (4)

Перед определением сопротивления раствора с неизвестной концентрацией, определяют постоянную сосуда - (l /S). Определяют ее так же, только в ячейку заливают раствор KCl, удельная электропроводность которого известна и является табличной величиной. Обычно используется 1н, 0,1н, 0,01н, 0,02н растворы хлорида калия:

Для нахождения постоянной сосуда пользуются формулой:

(5)

1) По мере разбавления концентрированных растворов электрическая проводимость их вначале растет, при некоторой концентрации достигает max значения, а затем начинает падать (рис.2). Объясняется это тем, что вначале разбавления ослабляются межионные электрические взаимодействия и увеличивается скорость движения ионов. Падение вызвано общим уменьшением концентрации электролита в единице объема.

2) Измерение электрической проводимости проводят при постоянной температуре, т. к. с повышением температуры электрическая проводимость увеличивается примерно на 2% на каждый градус. Это связано с уменьшением вязкости среды с повышением температуры и степени гидратации ионов, в результате чего скорость перемещения ионов к электродам увеличивается, и проводимость раствора растет. При достижении определенной температуры электропроводность начинает падать, потому что начинают преобладать силы хаотического теплового движения.